Ústřední komise Chemické olympiády. 55. ročník 2018/2019 ŠKOLNÍ KOLO. Kategorie C ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI (40 BODŮ)

Transkript

1 Ústřední komise Chemické olympiády 55. ročník 2018/2019 ŠKOLNÍ KOLO Kategorie C ZADÁNÍ PRAKTICKÉ ČÁSTI (40 BODŮ)

2 PRAKTICKÁ ČÁST 40 BODŮ Autor RNDr. Jan Břížďala Gymnázium Třebíč RNDr. Jan Havlík, Ph.D. VŠCHT Praha Recenze RNDr. Karel Lichtenberg, CSc. Gymnázium, České Budějovice, Jírovcova 8 RNDr. Alena Havlíková Gymnázium a SOŠPg Liberec Klíčové pojmy: Acidobazický indikátor, karboxylové kyseliny, slabé a silné kyseliny, báze a jejich soli, jedno a vícesytné kyseliny, báze a jejich soli, pufr, krystalizace, neutralizace, rozpustnost, molární koncentrace, hmotnostní zlomek, ph, bod ekvivalence, standard, faktor Doporučená literatura: O. Tomíček: Kvantitativní analysa, SZN 1954,

3 Úloha 1 Kyselé vínečko podalas mi k pití 40 bodů Hydroxykyseliny jsou substituční deriváty karboxylových kyselin, které obsahují navázanou hydroxylovou skupinu. Mezi tyto sloučeniny patří například kyselina mléčná, jablečná, citronová či vinná, které získaly své názvy podle potraviny či nápoje, ve kterých se obvykle vyskytují. Kyselina vinná se dodatečně přidává do některých potravin (např. šumivých nápojů) pro zvýšení jejich kyselosti. Hmotnostní koncentraci kyseliny vinné je možné stanovit ve víně pomocí kvantitativního vysrážení hydrogenvinanu draselného (vinného kamene) a jeho následné alkalimetrické titrace odměrným roztokem hydroxidu sodného při použití acidobazického indikátoru fenolftaleinu pro indikaci konce titrace. Pomůcky: ochranné brýle 2x titrační baňka 250 ml 3x kádinka 250 ml odměrný válec 100 ml nedělená pipeta 50 ml pipetovací balonek, příp. nástavec 2x laboratorní stojan filtrační kruh filtrační nálevka 2x filtrační papír svorka držák byreta 25 ml nálevka k plnění byrety lžička míchací tyčinka navažovací lodička digitální předvážky Chemikálie: chlorid draselný KCl ethanol CH 3CH 2OH, 96%, denaturovaný / syntetický roztok hydroxidu sodného, NaOH (c = 0,05 mol/l, přesnou koncentraci sdělí organizátoři) vzorek bílého vína (125 ml) označený VZ acidobazický indikátor fenolftalein, 1% destilovaná voda H 2O 3

4 Pracovní postup: 1) Do dvou kádinek postupně navažte po cca 10 g chloridu draselného a pomocí nedělené pipety do každé z nich přidejte přesně 50,0 ml vína. Za občasného míchání skleněnou tyčinkou rozpusťte chlorid draselný ve víně. Pokud se sůl rozpouští příliš pomalu, zahřejte roztok v lázni s teplou vodou. 2) S pomocí odměrného válce přilijte ke každému vzorku vína 50 ml ethanolu. Krystalizující směs důkladně promíchávejte krouživými pohyby alespoň po dobu 2 minut. Následně ponechte oba vzorky krystalizovat v klidu po dobu alespoň 10 minut a mezitím si připravte aparaturu pro filtraci a dva skládané filtrační papíry o průměru cca 8 cm. 3) Z důvodu úspory času provádějte filtraci obou připravených vzorků pokud možno souběžně. Obsah kádinky se vzorkem přefiltrujte přes skládaný papír zvlhčený ethanolem do čisté kádinky. Případný zbytek krystalů z kádinky kvantitativně vypláchněte přibližně 15 ml ethanolu, kterým následně promyjte zfiltrovanou usazeninu na filtračním papíře. Filtrační papír s promytou usazeninou opatrně přeneste do titrační baňky a zalijte cca 100 ml horké vody. Při rozpouštění si můžete vypomoci skleněnou tyčinkou. 4) Do titrační baňky přidejte cca 5 kapek fenolftaleinu a jejich obsahy titrujte 0,05 mol/l roztokem hydroxidu sodného do prvního narůžovělého zabarvení přetrvávajícího za neustálého míchání alespoň minutu. Získanou hodnotu zaznamenejte do pracovního listu. Stanovení zopakujte i pro druhý připravený vzorek. 4

5 PRACOVNÍ LIST Úloha 1 Kyselé vínečko podalas mi k pití 40 bodů 1) Zapište spotřeby odměrného roztoku NaOH pro titrace a vypočítejte průměrnou hodnotu spotřeby. Spotřeba NaOH 1 2 Průměrná spotřeba V(NaOH) / ml 2) Nakreslete strukturní vzorce kyseliny vinné a hydrogenvinanu draselného a určete jejich molekulové hmotnosti. Strukturní vzorce: Molekulové hmotnosti: 3) Určete sytnost kyseliny vinné. 4) Napište a vyčíslete chemickou rovnici reakce hydrogenvinanu draselného s hydroxidem. Chemická rovnice: 5

6 5) Z průměrné spotřeby odměrného roztoku NaOH vypočítejte stanovené látkové množství hydrogenvinanu draselného v titrační baňce. Výpočet: Látkové množství:. 6) Z průměrné spotřeby odměrného roztoku NaOH vypočítejte hmotnostní procento kyseliny vinné v odebraných 50,0 ml vzorku vína. ( = 0,990 kg dm 3 ). Výpočet: Hmotnostní procento:. 7) Z průměrné spotřeby odměrného roztoku NaOH vypočítejte c) hmotnost kyseliny vinné (v mg) v 1 litru vzorku vína. Výpočet: Hmotnost kyseliny vinné:. mg 6

7 8) Rozhodněte, zda je hydrogenvinan draselný více rozpustný ve vodě, nebo ethanolu. 9) Bude mít vodný roztok hydrogenvinanu draselného kyselou, neutrální či zásaditou reakci? 10) Proč je nutné stanovovat faktor odměrného roztoku hydroxidu sodného, resp. určovat pomocí standardizace jeho přesnou koncentraci, a není tak možné vyjít z jeho přesné navážky? Zdůvodnění: 11) Která dikarboxylová kyselina se obvykle používá pro standardizaci odměrného roztoku hydroxidu sodného? 12) Hodnocení techniky práce, sestavení aparatury, používání ochranných prostředků, pořádek na stole a závěrečný úklid pracovního místa: 7

8